Einzelne Photonen von höchster quantenoptischer Qualität

Prof. Dr. Stephan Reitzenstein, Leiter des Fachgebietes „Optoelektronik und Quantenbauelemente“ der TU Berlin, und seinen Mitarbeitern ist es gelungen, ein neuartiges Herstellungsverfahren für effiziente Einzelphotonenquellen mit höchster quantenoptischer Qualität zu entwickeln.

Das Forscherteam setzt hierbei eine weltweit einzigartige Strukturierungstechnik ein, um einzelne lichtemittierende Quantenpunkte gezielt und mit hoher Präzision in nanophotonische Bauelemente zu integrieren. Das neue Verfahren wurde in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht*.

Die hergestellten Einzelphotonenquellen nutzen den Fokussiereffekt von deterministisch hergestellten winzigen Mikrolinsen, um die Photonen-Emissionsraten der Quantenpunkt-Halbleiterstrukturen erheblich zu steigern. Dabei weisen diese Quantenpunkt-Mikrolinsenstrukturen alle quantenoptischen Voraussetzungen auf, um die anspruchsvollen Anforderungen der Quantenkommunikationstechnologien zu erfüllen. Dies ist von besonderer Bedeutung, da viele andere Ansätze nur Teilaspekte bedienen.

Die Arbeiten wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereiches SFB 787 „Halbleiter-Nanophotonik“, dessen Sprecherhochschule die TU Berlin ist, in Kooperation mit Wissenschaftlern am Konrad-Zuse Institut Berlin durchgeführt.

Für die Herstellung der Einzelphotonenemitter kam dabei eine neu entwickelte und weltweit einzigartige Strukturierungstechnik zum Einsatz, die bei kryogenen Temperaturen arbeitet und spektroskopische Untersuchungsmethoden mit Elektronenstrahllithografie in einem Schritt mit Nanometergenauigkeit vereint. Die Herstellung der Quantenbauelemente wurde durch die exzellente Infrastruktur des Zentrums für Nanophotonik an der TU Berlin ermöglicht.

Optische Quantenkommunikationstechnologien stellen eine zukunftsweisende Weiterentwicklung der konventionellen optischen Übertragungstechniken dar. Im hochaktuellen Bereich der Quantenkryptografie versprechen sie eine inhärent sichere Datenübertragung, indem grundlegende quantenmechanische Gesetzmäßigkeiten ausgenutzt werden.

Hierzu müssen insbesondere konventionelle Lichtquellen, wie zum Beispiel Leuchtdioden oder Laser, durch hochoptimierte Einzelphotonenquellen ersetzt werden. Diese Quantenbauelemente emittieren quasi auf Knopfdruck immer nur ein Photon, sprich die kleinstmögliche Lichtmenge, auf einmal.

* M. Gschrey, A. Thoma, P. Schnauber, M. Seifried, R. Schmidt, B. Wohlfeil, L. Krüger, J.-H. Schulze, T. Heindel, S. Burger, F. Schmidt, A. Strittmatter, S. Rodt und S. Reitzenstein, Highly indistinguishable photons from deterministic quantum-dot microlenses utilizing 3D in situ electron-beam lithography, Nature Communications, DOI:10.1038/ncomms8662

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern:
Prof. Dr. Stephan Reitzenstein
TU Berlin, Institut für Festkörperphysik
Fachgebiet Optoelektronik und Quantenbauelemente
Tel.: 030/314–79704
E-Mail: stephan.reitzenstein@physik.tu-berlin.de

Media Contact

Stefanie Terp idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Informationen:

http://www.tu-berlin.de/

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie

Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.

Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Schutz vor Corona: Erfahrung ist beim Immunsystem nicht immer ein Vorteil

Bei der Corona-Impfung basiert eine gute Impfreaktion auf naiven Immunzellen, bereits existierende Gedächtniszellen sind eher nachteilig, wie ein Forschungsteam des Exzellenzclusters PMI zeigt. Wer viele Infektionen mit gewöhnlichen Erkältungsviren durchgemacht…

Neue bwHealthApp macht die Nutzung von Fitnessarmbändern für ärztliche Behandlung möglich

Mit einer neuen App will die Fakultät Informatik der Hochschule Reutlingen die Diagnose und Therapie in der Medizin verbessern und kostengünstiger machen. Dabei setzen die Informatiker um Prof. Dr. Christian…

Vorklinische Entwicklung des optischen Cochlea Implantats

Das Land Niedersachsen und die VolkswagenStiftung bewilligen Forschenden der UMG und des Göttinger Exzellenzclusters Multiscale Bioimaging Mittel über 1 Million Euro aus dem „SPRUNG“ (vormals: „Niedersächsisches Vorab“) zur Entwicklung des…

Partner & Förderer